Chytřejší brusný kotouč se poddává

Když se spojí nejtvrdší materiál na světě a měkký plast, vzniknou nástroje se zvláštními vlastnostmi pro broušení. Řeč je o elasticky vázaných diamantových brusných kotoučích. Tyto hrají při finálním zpracování klíčovou roli a zajišťují dokonalé broušení. Inovativní postupy, jako je tento, jsou nezbytné, protože výrobní průmysl čelí výzvě vyrábět stále složitější a přesnější díly z odolných materiálů. Tradiční výrobní postupy často narážejí na limity, zejména když jsou povrchy tak jemné, že je třeba je zpracovávat velmi citlivě. Na odborném veletrhu GrindingHub, který pořádá VDW (Svaz německých výrobců strojů) od 5. do 8. května 2026 ve Stuttgartu, se návštěvníci dozvědí více o inovativních brusných technikách pro nejvyšší kvalitu povrchů.

Pro náročné dokončovací a leštící procesy

Elastické brusné a lešticí nástroje se používají v nejrůznějších odvětvích. V kovovýrobě zdobí povrchy od nejjemnějších chirurgických nástrojů až po vysoce zatížené turbínové lopatky. S těmito nástroji lze urychlit výrobní procesy a zvýšit hospodárnost a udržitelnost výroby. „Naše elasticky vázané diamantové nástroje ukazují své silné stránky všude tam, kde je třeba přesně zpracovávat vysoce tvrdé materiály, jako je karbid,“ říká Jens Meiberg, vedoucí technologického vývoje vystavovatele GrindingHub, společnosti Artifex Dr. Lohmann GmbH & Co. KG, specialisty na elastické brusné a lešticí nástroje se sídlem v Kaltenkirchenu poblíž Hamburku. „Zvláště v aplikacích, kde jsou požadovány extrémně jemné povrchy až po zrcadlový lesk, dosahují maximálního účinku,“ říká Meiberg. Díky tomu jsou ideální pro náročné dokončovací a lešticí procesy. V současnosti se Artifex podle Meibergových slov zaměřuje na zpracování vrtacích a frézovacích nástrojů z karbidu pro zdokonalení řezných hran a efektivnější vedení třísky u obráběcích nástrojů.

Vyšší efektivita a snížené celkové náklady

Technicky optimální povrchy jsou jedna věc, hospodárnost je druhá. V průmyslové praxi jde nakonec o poměr nákladů a přínosů pro uživatele. Jinými slovy: Kdy ospravedlňuje zlepšená kvalita povrchu vyšší náklady? „Studie prokazují zlepšení životnosti o více než 50 procent ve srovnání s nepřipravenými nástroji,“ říká manažer Artifexu Meiberg. V kombinaci s rychlejším odvodem třísky a větším objemem třísky dosahuje uživatel významné výhody v nákladech a životnosti. Zpracováním s elasticky vázanými diamantovými nástroji se kvalita povrchu zpracovávaných dílů výrazně zlepšuje. „Tato optimalizace vede v praxi k znatelně delším životnostem následných nástrojů a stabilnějšímu a spolehlivějšímu chování procesu. Uživatelé tak profitují z vyšší efektivity a snížených celkových nákladů,“ dodává Meiberg.

Jemné zpracování pro křehké povrchy

Některé povrchy jsou tak jemné, že je třeba je zpracovávat extrémně citlivě. Elasticky uložené diamantové částice dosahují, jak vysvětluje vedoucí technologického vývoje společnosti Artifex, „nekonturovaných lesklých povrchů“ tím, že odřezávají topologické vrcholy materiálu. Při tom se homogenně rozložené brusivo v pojivové matrici pohybuje dopředu a dozadu. Zjednodušeně řečeno: měkká hmota se trochu poddává, takže se zrnka při tření mírně kývají, místo aby pevně škrábala. Proto se povrch pouze velmi jemně vyhlazuje a leští, místo aby se agresivně odstraňoval materiál nebo měnila forma. Jinými slovy: chytřejší brusný kotouč se poddává. „Parametry tlaku a rychlosti procesu představují největší výzvu pro vyloučení vylomení zrn z této nově vyvinuté měkké vazby,“ říká Meiberg. Kvalita povrchu může být reprodukovatelně dosažena po celou dobu životnosti kotoučů.

Pomocí možností výměny nástrojů v stroji probíhá zpracování v jednom upnutí a nikoli prostřednictvím následných procesů. Podle Meibergových slov zajišťuje Artifex prostřednictvím vlastního výzkumného a vývojového oddělení kontinuální vývoj diamantových nástrojů – zejména s ohledem na nové slitin tvrdých kovů a moderní nástroje z tvrdých kovů.

Prostor pro základní výzkum až do nanometrového rozsahu

V mikro- a nanometrové oblasti je stále mnoho prostoru pro základní výzkum na univerzitách. To platí také pro použití pružných jemněobráběcích nástrojů při finálním zpracování strukturovaných povrchů. Dr. Monika Kipp, která na Institutu pro obráběcí technologie Technické univerzity Dortmund vede oddělení brusné technologie, se tímto tématem intenzivně zabývá. „Příkladem aplikace pružných jemněobráběcích nástrojů je finální zpracování strukturovaných povrchů,“ říká Kipp. Pokud jsou tyto například vyráběny frézováním, mohou vznikat mikrootřepy. Aby bylo možné tyto odstranit, aniž by došlo k podstatné změně struktury, a zároveň zlepšit jakost povrchu, je nutná vysoká přizpůsobivost nástrojů a musí být dosaženo pouze velmi malého úbytku materiálu. „Abychom dosáhli tohoto cíle, zabýváme se ve výzkumu základním procesním chováním pružných diamantových nástrojů,“ říká vědkyně, která byla nedávno oceněna Otto-Kienzle pamětní mincí WGP (Vědecká společnost pro výrobní techniku).

Perfektní choreografie

Když se velmi citlivé povrchy zpracovávají flexibilními nástroji, je nutné přesně znát, jak nástroje a materiál spolupracují. „Aby se v jemném zpracování s elasticky vázanými diamantovými brusnými kotouči nebo jinými pružnými brusnými nástroji předešlo nežádoucím změnám kontur, je znalost základních procesních interakcí nezbytná,“ shrnuje Kipp hlavní výzvu.

To zahrnuje například sladění procesních parametrů a tvrdosti nebo pružnosti spojení nástrojů a tím i místní kontaktní situace. Kromě toho, jak vědkyně uvedla, může být také cílené přizpůsobení vedení procesu z hlediska kinematiky zásahu účinné. Laicky si to lze představit jako choreografii. Jak rychle se pohybuje brusný nástroj? Jak rychle je veden obrobek? V
Pod jakým úhlem nebo vzorem dopadají zrníčka na povrch? Jak často jedno zrno zasahuje do materiálu? Pro optimální výsledek záleží na dokonalé souhře.

Tři K: tlak kontaktu, doba kontaktu, velikost zrna

Kvalita povrchu při jemném obrábění závisí mimo jiné na místní kontaktní situaci, říká Kipp. „Pokud jde o návrh procesu, je třeba rozlišovat podle cíle, zda má být nastavena co nejnižší drsnost, nebo zda mají být dodatečně zpracovány funkční plochy se strukturálními nebo konturovými prvky,“ vysvětluje výzkumnice. Pro odpovídající aplikace mohou být použity pružné brusné nástroje. Odebírání materiálu a tím i kvalita povrchu může být mimo jiné řízena nastavením kontaktního tlaku, doby kontaktu a velikosti zrna.

V brusném prostoru je tma

V aplikacích na hranici technicky možného a ekonomicky smysluplného se tedy stále otevírá široké pole pro průmyslový a akademický výzkum. Neboť stále platí oblíbené rčení mezi odborníky: „V brusném prostoru je tma.“ Tento bonmot naznačuje, že praktičtí pracovníci a výzkumníci musí ještě osvětlit nejhlubší fyzikální a technologická tajemství broušení, aby technicky optimalizovali průmyslové výrobní procesy a učinili je efektivnějšími a udržitelnějšími.

Kontakt:

www.vdw.de